universitas diponegoro -...

i

UNIVERSITAS DIPONEGORO

KARAKTERISASI SIFAT MEKANIS SINTETIK MATERIAL ELASTOMER

(SI-O-SI) DIELEKTRIKA SEBAGAI BAHAN MIDSOLE SEPATU

TUGAS AKHIR

MUHAMMAD SAFIIL2E 606 041

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK MESIN

SEMARANG

JUNI 2011

ii

HALAMAN TUGAS AKHIR

Diberikan Kepada : Nama : Muhammad Safii

NIM : L2E 606 041

Dosen Pembimbing : Dr. Ing. Ir. A.P.Bayuseno, MSc

Jangka Waktu : -

Judul : Karakterisasi Sifat Mekanis Sintetik Material

Elastomer (SI-O-SI) Dielektrika Sebagai Bahan

Midsole Sepatu.

Isi Tugas : 1. Pengujian tarik, pengujian tekan dan Pengujian

massa Jenis.

2. Analisa sifat mekanis dari elastomer melalui pengujian

mengenai pengaruh butyl acrylate kedalam silicone

rubber.

Semarang, Juli 2011

Pembimbing

ii

HALAMAN TUGAS AKHIR


NIM : L2E 606 041


Jangka Waktu : -



Midsole Sepatu.


massa Jenis.



rubber.

Semarang, Juli 2011

Pembimbing

ii

HALAMAN TUGAS AKHIR


NIM : L2E 606 041


Jangka Waktu : -



Midsole Sepatu.


massa Jenis.



rubber.

Semarang, Juli 2011

Pembimbing

iii

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS

Skripsi/Tesis/Disertasi ini adalah hasil karya saya sendiri,

dan semua sumber baik yang dikutip maupun yang dirujuk

telah saya nyatakan dengan benar.

NAMA : Muhammad Safii

NIM : L2E 606 041

Tanda Tangan :

Tanggal : Juli 2011

iii






NIM : L2E 606 041

Tanda Tangan :

Tanggal : Juli 2011

iii






NIM : L2E 606 041

Tanda Tangan :

Tanggal : Juli 2011

iv

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi ini diajukan oleh :


NIM : L2E 606 041

Jurusan/Program Studi : Teknik Mesin

Judul Skripsi : Karakterisasi Sifat Mekanis Sintetik Material Elastomer

(SI-O-SI) Dielektrika Sebagai Bahan Midsole Sepatu.

Telah berhasil dipertahankan di hadapan Tim Penguji dan diterima sebagai

bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

pada Jurusan/Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas

Diponegoro.

TIM PENGUJI

Pembimbing : Dr. Ing. Ir. A.P.Bayuseno, MSc ( )

Penguji : Ir. Bambang Yunianto, MSc ( )

Penguji : Dr. Susilo Adi Widyanto, ST, MT ( )

Penguji : Dr. Sri Nugroho, ST, MT ( )

Semarang, Juni 2011

Jurusan Teknik Mesin

Ketua,

Dr. Dpl. Ing. Ir. Berkah Fadjar TK

NIP. 195907221987031003

v

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASITUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai c4itas akademika Un4ersitas Diponegoro, saya yang bertanda tangan di bawahini :

Nama : Muhammad SafiiNIM : L2E 606 041Jurusan/Program Studi : Teknik MesinDepartemen : Universitas DiponegoroFakultas : TeknikJenis Karya : Skripsi

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepadaUniversitas Diponegoro Hak Bebas Royalti Noneksklusif (None-exclus4e RoyaltyFree Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul :

KARAKTERISASI SIFAT MEKANIS SINTETIK MATERIAL ELASTOMER(SI-O-SI) DIELEKTRIKA SEBAGAI BAHAN MIDSOLE SEPATU

beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti/Noneksklusifini Universitas Diponegoro berhak menyimpan, mengalihmedia/formatkan, mengeloladalam bentuk pangkalan data (database), merawat dan memublikasikan tugas akhir sayaselama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilikHak Cipta.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di : SemarangPada Tanggal : Juli 2011

Yang menyatakan

Muhammad SafiiNIM. L2E 606 041

v









Yang menyatakan


v









Yang menyatakan


vi

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

Motto :

“ Lihat Apa Yang Kamu Butuhkan

Jangan Kau Lihat Apa Yang Kau

Inginkan ”

“ Biso o Rumonggso ojo Rumongso Biso ”

Persembahan :

Tugas Akhir ini kupersembahkan kepada :

Kedua orangtuaku tercinta,Sapuan dan Siti Ngaisah

serta adik-adiku tersayang yang senantiasa memberikan

dorongan dan do’a yang tidak pernah putus.

vii

ABSTRAK

Dari sekian banyak sumber energi dari tubuh manusia yang dapat

dimanfaatkan, energi dari berat tubuhlah yang memiliki potensi lebih baik dan itu

berada dibagian kaki. Salah satu aplikasinya yaitu sepatu penghasil listrik.

Komponen yang paling penting dalam aplikasi ini adalah material yang digunakan

untuk midsole karena material inilah yang berfungsi mentransformasi mechanical

work ke energi listrik. Material elastomer yang sering digunakan adalah acrylic

elastomer dan silicone rubber. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui sifat

mekanik dan membandingkan pengaruh silicon rubber yang dicampur dengan Butyl

acrylate.

Pada penelitian ini dilakukan pengujian tarik dan pengujian tekan terhadap

material silicon rubber murni, silicon rubber + Butyl acrylate 6 ml dan silicon

rubber + Butyl acrylate 15 ml. Pada pengujian tarik spesimen uji dikenai gaya tarik

tertentu hingga spesimen uji tersebut putus, dan pada pengujian tekan spesimen uji

dikenai gaya tekan sebesar 1500N dengan kecepatan penekanan 0,2 mm/menit.

Dari hasil pengujian menunjukan bahwa silicon rubber murni, silicon rubber

+ Butyl acrylate 6 ml dan silicon rubber + Butyl acrylate 15 ml mempunyai kekuatan

tarik sebesar 0,207 MPa, 0,222 MPa, 0,226 Mpa, dengan elongation sebesar

744,444%, 759,596 %, 955,586 %. Sedangkan dari hasil pengujian tekan masing-

masing spesimen memiliki modulus elastisitas sebesar 0,923 MPa, 0,886 Mpa, 0,864

MPa. Terlihat bahwa dengan penambahan butyl acrylate ke dalam silicone rubber

membuat kekuatan tarik, elongation, dan regangannya semakin meningkat dan juga

menurunkan modulus elastisitas.

Kata kunci : Acrylic elastomer, silicone rubber, dielectric elastomer, butyl acrylate,

kekuatan tarik, elongation, regangan dan modulus elastisitas.

viii

ABSTRACT

Of the many sources of energy from the human body that can be harnessed, the

energy of the current weight that has a better potential and it is at the foot. One of the

application is electricity-producing shoe. The most important component in this

application is material that used for midsole because this material that functions to

transform mechanical work into electrical energy. Elastromer material that used

frequently is acrylic elastomer and silicone rubber, because the basic characters needed

to be dielektric elastomer that is material which should have a low level of stiffness and

has a strain rate and high viscoelastisitas. This test aims to determine the mechanical

properties and compare the influence of silicone rubber that is mixed with butyl

acrylate.

In this research conducted tensile test and pressure test about the material of

pure silicon rubber, silicon rubber + 6 ml Butyl acrylate and silicon rubber + 15 ml

Butyl acrylate. In the tensile test specimens, subjects are given particular tensile force,

until thi specimens broken and the prssure test specimens is given compressive force of

1500N with emphasis on speed of 0,2 mm/min.

From the test result showed that pure silicon rubber, silicon rubber + 6 ml Butyl

acrylate, silicon rubber + 15 ml Butyl acrylate has a tensile strength of 0,207 Mpa,

0,266 Mpa, with elongation of 744,444 %, 759,596 %, 955,586 %. While the result of

the compressive test showed that each of specimens has modulus of elasticity of 0,923

Mpa, 0,886 Mpa, 0,864 Mpa. Seen that with addition of Butyl acrylate into silicon

rubber make tensile strength, elongation, and strain more increases and also decreases

the modulus of elasticity.

Key words: Acrylic elastomer, silicone rubber, dielectric elastomer, butyl acrylate,

tensile strength, elongation, strain, and modulus of elasticity.

ix

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahirobbil’alamin. Semoga puji syukur senantiasa penulis panjatkan

kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta’ala yang tiada hentinya mencurahkan rahmat dan

hidayahnya, sehingga dengan segala karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas

akhir dengan judul ” Karakterisasi Sifat Mekanis Sintetik Material Elastomer (SI-

O-SI) Dielektrika Sebagai Bahan Midsole Sepatu” ini. Shalawat dan salam semoga

selalu tercurah kepada panutan kita Rosulullah Muhammad SAW.

Dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan terima

kasih kepada semua pihak yang telah membantu dan memberikan dorongan dalam

menyelesaikan Tugas Akhir ini, antara lain:

1. Bapak Dr. Ing. Ir. A.P.Bayuseno, MSc selaku dosen pembimbing , yang

telah memberikan bimbingan, pengarahan dan masukan-masukan kepada

penulis untuk menyusun tugas akhir ini.

2. Kedua orang tua Bapak Sapuan dan Ibu Siti Ngaisah yang tercinta, serta

keluarga di rumah yang senantiasa mendo’akan dan menyemangati penulis.

3. Teman seperjuangan Ghozi Asadasia Mahardika dan Hendra kurniawan

yang selalu mendukung dan membantu dalam pelaksanaan tugas akhir

maupun penyelesaikan laporan ini.

4. Bapak Ir. Parang Sabdono, M.Eng selaku Penanggung jawab pengujian dan

mas bowo selaku teknisi di Laboratorium Bahan dan konstruksi Teknik

Sipil Universitas Diponegoro yang telah membantu dalam proses pengujian.

5. Bapak Margono selaku teknisi Laboratorium Metalurgi Fisik Teknik Mesin

Universitas Diponegoro yang telah membantu pembuatan cetakan.

Dengan penuh kerendahan hati, penyusun menyadari akan kekurangan dan

keterbatasan pengetahuan yang penyusun miliki sehingga tentu saja penyusunan tugas

akhir ini jauh dari sempurna, untuk itu penyusun mengharapkan saran dan kritik yang

membangun dari semua pihak demi kemajuan penulis untuk masa yang akan datang.

x

Terakhir, dengan selesainya tugas akhir ini berarti selesai pula masa studi

penulis di Teknik Mesin UNDIP. Semoga dapat memberikan manfaat bagi penulis dan

juga kepada orang lain.

Semarang, Juli 2011

Penulis

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................ i

HALAMAN TUGAS AKHIR.............................................................................. ii

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ................................................. iii

HALAMAN PENGESAHAN............................................................................. iv

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ............................. v

MOTTO DAN PERSEMBAHAN....................................................................... vi

ABSTRAK ........................................................................................................ vii

KATA PENGANTAR ........................................................................................ ix

DAFTAR ISI ...................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xiv

DAFTAR TABEL ............................................................................................ xvi

BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. 1

1.1 LATAR BELAKANG ....................................................................... 1

1.2 ALASAN PEMILIHAN JUDUL ....................................................... 2

1.3 TUJUAN ........................................................................................... 3

1.4 BATASAN MASALAH.................................................................... 4

1.5 METODE PENELITIAN................................................................... 4

1.6 SISTEMATIKA PENULISAN .......................................................... 5

BAB II DASAR TEORI..................................................................................... 7

2.1 Sol Sepatu ......................................................................................... 7

2.2 Polimer.............................................................................................. 9

2.2.1 Jenis-jenis Polimer............................................................................. 9

2.2.2 Sifat-sifat Bahan Polimer ................................................................. 10

2.2.3 Proses Pembentukan Polimer (Polimerisai) ...................................... 11

xii

2.2.4 Berat Molekul dan Derajat Polimerisasi ........................................... 13

2.2.5 Ikatan-ikatan dalam Polimer ............................................................ 14

2.2.6 Struktur Rantai Molekul Polimer ..................................................... 15

2.2.7 Derajat Kekristalan Polimer ............................................................. 16

2.3 Elastomer (Karet) ............................................................................ 16

2.4 Elektroaktif Polimer ( EAP )............................................................ 22

2.5 Dielectrik Elastomer ........................................................................ 25

2.6 Silicone Rubber ............................................................................... 26

2.7 Butyl Acrylate ................................................................................. 28

BAB III METODE PENEITIAN...................................................................... 30

3.1 Diagram Alir Penelitian ................................................................... 30

3.2 Peralatan yang digunakan ................................................................ 32

3.3 Bahan yang digunakan..................................................................... 34

3.4 Pembuatan Spesimen ....................................................................... 35

3.4.1 Variasi 1 Spesimen dengan campuran murni.................................... 35

3.4.2 Variasi 2 dan 3 Spesimen dengan menggunakan campuran butyl

acrylate 36

3.5 Pengujian Spesimen......................................................................... 36

3.5.1 Pengujian Tarik (Tensile Test) ......................................................... 37

3.5.2 Pengujian Tekan (Compression Test)............................................... 39

3.5.3 Pengujian Massa Jenis (Density) ...................................................... 40

BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN .................................................... 42

4.1 Analisa Perhitungan Pengujian Tarik ............................................... 42

4.2 Analisa Perhitungan Pengujian Tekan.............................................. 46

4.3 Analisa Pengujian Densitas.............................................................. 50

xiii

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN............................................................ 52

5.1 KESIMPULAN ............................................................................... 52

5.2 SARAN ........................................................................................... 52

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Otot Alami vs. Dielectric Elastomer .......................................................... 3

Gambar 2.1 Bagian-bagian Sepatu ............................................................................... 8

Gambar 2.2 Jenis–jenis Polimer .................................................................................. 10

Gambar 2.3 Proses Polimerisai ................................................................................... 12

Gambar 2.4 Proses pembentukan Polyethylene . ......................................................... 12

Gambar 2.5 Proses pembentukan Bakelite .................................................................. 13

Gambar 2.6 Ikatan Primer Kovalen di Dalam Molekul Ethylene C2H4 . ...................... 14

Gambar 2.7 Hubungan Struktur rantai molekul polimer: a) linier; b) bercabang; c)

crosslinked; d) tiga dimensi (network) . .................................................. 15

Gambar 2.8 Struktur Rantai Molekul Polyetheline Menunjukkan Daerah Kristalin

(hijau) dan Daerah Amorphous (biru) . ................................................... 16

Gambar 2.9 (A) struktur polimer tanpa tekanan, (B) struktur polimer yang sama saat

diberi tegangan. . .................................................................................... 17

Gambar 2.10 Proses pembentukan karet alam . ........................................................... 18

Gambar 2.11 Pembentukan Kaitan Silang (Cross Link) dengan Proses Penambahan

Sulfur (Vulkanisasi) . ............................................................................. 18

Gambar 2.12 Deformasi Elastis pada karet . ................................................................ 19

Gambar 2.13 Peran kaitan silang didalam deformasi elastis karet . .............................. 19

Gambar 2.14 Struktur Rantai Molekul Karet di Bawah dan di Atas Temperatur Transisi

Gelas . .................................................................................................... 20

Gambar 2.15 Struktur polyvinylidene flouride . .......................................................... 23

Gambar 2.16 Electrostrictive Graft Polimer . .............................................................. 23

Gambar 2.17 kation dalam komposit polimer-ion logam berorientasi secara acak karena

tidak adanya medan listrik. Setelah medan listrik diterapkan, kation

berkumpul pada sisi polimer yang kontak dengan anoda menyebabkan

polimer membungkuk ............................................................................ 25

Gambar 2.18 Mekanisme aktuasi DES . ...................................................................... 26

Gambar 2.19 Struktur silicone rubber ......................................................................... 27

Gambar 2.20 Struktur rantai silicone rubber . .............................................................. 28

xv

Gambar 2.21 Reaksi yang terjadi pada butyl acrylate ................................................. 29

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ........................................................................... 30

Gambar 3.2 Cetakan Uji Tekan ................................................................................... 32

Gambar 3.3 Cetakan Uji Tarik .................................................................................... 32

Gambar 3. 4 Jarum Suntik........................................................................................... 32

Gambar 3.5 Gelas Ukur .............................................................................................. 33

Gambar 3.6 Timbangan Digital ................................................................................... 33

Gambar 3.7 HT 9501 A Computer Control Servo Hydraulic UTM.............................. 34

Gambar 3.8 MA–1000 UTM (Universal Testing Machine) ......................................... 34

Gambar 3.9 Ukuran spesimen uji Tarik ....................................................................... 37

Gambar 3.10 Ukuran benda uji Tekan......................................................................... 39

Gambar 4.1 Grafik Tegangan-Regangan Tarik untuk material Komposisi Variasi 1 .... 42

Gambar 4.2 Grafik Tegangan-Regangan Tarik untuk material Komposisi Variasi 2 .... 43

Gambar 4.3 Grafik Tegangan-Regangan Tarik untuk material Komposisi Variasi 3 ... 44

Gambar 4.4 Grafik perbandingan Kekuatan Tarik dari ke 3 Variasi Uji Tarik.............. 45

Gambar 4.5 Grafik perbandingan Elongation dari ke 3 Variasi Uji Tarik..................... 45

Gambar 4.6 Grafik Tegangan-Regangan Tekan untuk material Komposisi Variasi 1. .. 46



Gambar 4.9 Grafik perbandingan Modulus elastisitas dari ke 3 Variasi Uji Tekan....... 49

Gambar 4.10 Grafik perbandingan Regangan dari ke 3 Variasi Uji Tekan. .................. 49

Gambar 4.11 Grafik perbandingan Massa Jenis dari ke 3 Variasi ............................... 51

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Perbandingan otot alami dan teknologi aktuator buatan manusia ................... 2

Tabel 2.1 Standart Mutu Sol Sepatu Secara Umum ....................................................... 8

Tabel 2.2 Kelebihan dan Kekurangan Silikon RTV ..................................................... 28

xvii

NUMENKLATUR

Simbol Definisi Satuan

Tegangan Tarik ( N/mm2 atau MPa )

F Beban proporsional ( N )

Ao Luas penampang mula-mula ( mm2)

Perpanjangan Putus ( % )

Lu Panjang saat putus ( mm )

Lo Panjang mula – mula ( mm )

TS Kekuatan Tarik ( N/mm2 atau MPa )

Tegangan ( N/mm2 atau MPa )

e Regangan ( % )

E Modulus Elastisitas ( N/mm2 atau MPa )

ρ Massa jenis (gr/cm3)

Wa Berat spesimen saat kering ( gram )

Wb Berat gelas ukur + air ( gram )

Ww Berat gelas ukur +air + spesimen ( gram )

universitas diponegoro -...

Documents